KR101220269B1 - 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템 - Google Patents

지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 정밀도로 지피에스 신호를 수신 및 분석하여 확인된 위치정보를 이용하고 지하에 설치된 인공구조물의 좌표정보와 지형 변화의 정보를 기록하며 갱신 관리하는 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템에 관한 것으로 이동통신망에 무선 접속하며 이동하면서 선택된 상대방과 데이터 신호를 송수신하는 이동통신단말기; 이동통신단말기와 접속하고 지피에스 인공위성의 지피에스 신호를 수신하여 지피에스 좌표정보를 분석하며 지하구조물(2000)의 자기마커부로부터 알에프아이디 신호와 자기장 신호를 수신하여 지하구조물 위치정보를 분석하는 지하측정단말기; 이동통신단말기와 접속하며 지피에스 좌표정보와 지하구조물 위치정보를 수신하고 연산하여 지아이에스 정보에 상기 지하구조물의 위치를 기록하는 관리서버 및 관리서버의 제어에 의하여 지아이에스 정보를 저장하고 검색하여 출력하는 지아이에스서버를 포함하는 특징에 의하여 지피에스 신호를 정밀하게 수신 및 분석하며 지상의 위치확인의 정밀성을 개선하고 개선된 지상의 위치정보를 기반으로 지하에 설치된 지하구조물의 좌표정보를 정확하게 실측하며 기록 관리하는 효과가 있다.

Description

지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템{System of accuracy measuring with GPS for underground map}
본 발명은 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 높은 정밀도로 지피에스 신호를 수신 및 분석하여 확인된 위치정보를 이용하고 지하에 설치된 인공구조물의 좌표정보와 지형 변화의 정보를 기록하며 갱신 관리하는 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템에 관한 것이다.
측량(survey)은 지표면, 지하, 수중 및 공간에 위치한 일정한 점과 점의 위치를 측정하여 도면에 수치로 표시하는 것으로 점과 점 사이의 거리, 높이, 연결된 점들이 형성하는 면적, 체적 및 변위를 계산하거나 지상의 지형지물을 도면과 수치로 재현하는 것으로 정의된다.
즉, 측량은 지구 및 우주 공간에 존재하는 각 점들 사이의 상호 위치관계와 그 특성을 해석하는 것으로 지표면, 지하, 수중, 해양, 공간 및 우주 등 인간 활동이 미칠 수 있는 모든 영역 내의 자연물, 인공구조물 등을 대상으로 한다.
측량에는 측지가 포함되며 지도 제작, 연안 해역의 측량, 측량용 사진촬영 등이 포함될 수 있다.
측량 또는 측지는 길이, 각도, 높이, 방향 등을 수치적으로 규명하며, 평면 및 곡면, 공간을 고려한 거리와 각의 조합을 해석하여 수평위치, 연직위치를 결정하고 위치를 시간 또는 도형과 함께 3 차원적으로 표현하는 정량적 해석 방식이다.
한편, 환경 및 자원에 대한 지형정보 수집, 해석 및 처리를 수행하는 의미로서 정성적 해석을 할 수도 있다.
이러한 측량은 비교적 복잡한 방식으로 대상물의 조사, 관측을 통하여 얻어지며 최근에는 지피에스(GPS : Global Positioning System)를 이용하므로 정밀도를 획기적으로 개선시키고 있고, 측량의 결과는 해석, 계획, 설계, 평가 및 유지관리 등에 활용될 수 있다.
측량에 따른 최종 결과물을 얻을 때까지의 작업절차는 GPS를 사용하는 방식의 경우에도 현장에서의 측량자료 수집, 사무실에서의 컴퓨터 입력 및 디지털 처리 등과 같은 많은 작업 절차를 필요로 하고 있다.
한편, 지속적인 경제, 사회, 문화 및 산업수준의 향상으로 인하여 국가, 지방자치단체, 전기회사, 수자원공사, 가스공사, 통신회사, 지역난방공사 등의 수많은 기관에서 지중에 매설한 각종 지하구조물 및 지하공동구 등은 대부분 지표면에서 지하 3 내지 5 미터(m) 이내 심도의 지하공간에 거미줄처럼 자리 잡고 있는 것이 일반적이다.
이러한 지하시설 또는 지하구조물의 위치를 정확하게 파악하지 못하여 공사 중에 발생하는 각종 사고의 피해 정도가 과거에 비하여 현저하게 증가하고 있는 실정이다.
그러므로 지상의 지형지물과 별도로 지하구조물의 위치를 측량하여 도면화하는 것이 중요한 문제로 부각되고 있다.
지하구조물은 사회적 기반시설일 뿐만 아니라 정보화 사회 기간망인 관계로, 지하구조물과 관련된 각종 사고 및 재난은 직접적인 물질적, 신체적 피해뿐만 아니라, 국민의경제적 피해가 그 어느 때보다 심대한 영향을 미치게 된다.
또한, 지하구조물은 노후화, 확충 등의 원인에 의하여 교체, 유지 및 보수할 필요가 있으나 해당 지리정보가 축적되지 않아 시각적으로 위치 및 상태를 파악할 수 없는 어려움이 있다.
종래기술에 의하여 지적을 측량하는 기술로 특허출원 제10-2006-0011632호(2006. 02. 07.)에 의한 “이동통신단말기를 이용한 지적측량 서비스를 제공하는 방법 및 서비스”가 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 지도제작용 지피에스 기반 측지측량 시스템을 설명하는 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 종래기술에 의한 지도제작용 지피에스 기반 측지측량 시스템은 이동통신단말기(100), 무선접속망(110), 이동통신 교환국(120), SMS 센터(130), 홈 위치 등록기(135), 망간 연동 장치(140), WAP 게이트웨이(145), LBSP(150), 위치결정서버(152), 위치 센터(154), 지적정보서버(180), 인터넷 등기소 서버(190) 및 U-지적도 서버(160)를 포함하는 구성이다.
이동통신단말기(100)는 지적 측량을 위한 지적정보를 제공받기 위하여 U-지적도 서버(160)에 접속하고, U-지적도 서버(160)는 사용자 인증을 요청한다.
U-지적도 서버(160)는 인증에 성공한 이동통신단말기(100)의 위치를 파악하고, 해당 지역의 전자지도에 이동통신단말기(100)의 위치를 표시하여 제공한다.
U-지적도 서버(160)는 지적 정보 서버(180)가 제공하는 지적도 정보와 매핑(Mapping) 된 전자지도 정보를 관리 및 제공한다.
U-지적도 서버(160)는 UI(User Interface)에 의하여 지번 및 경계선 표기 서비스의 이용 여부를 질의하고, 이동통신단말기(100)가 서비스를 이용하지 않으면 지적 측량 서비스를 종료한다.
이동통신단말기(100)가 서비스를 이용하면, U-지적도 서버(160)는 지적 정보 서버(180)에 접속하여 이동통신단말기(100)가 위치한 지점의 지번 및 지번의 경계선이 포함된 지적도 정보를 수신하고, 지적도 정보와 전자지도 정보를 매칭 및 오버랩시켜 제공하는 동시에 과금 처리한다.
U-지적도 서버(160)는 UI를 이용하여 등기부 등본 열람 서비스의 이용여부를 문의하며 서비스를 이용하지 않으면 지적 측량 서비스를 종료하고, 서비스를 이용하면 인터넷 등기소 서버(190)에 접속하여 이동통신단말기(100)가 위치한 지점 또는 지번의 등기부 등본을 수신하여 전송하고 과금 처리한다.
종래기술은 임의 지역 또는 위치에 대한 지번 단위의 경계, 지적도 등의 정보를 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
그러나 종래기술은 지하에 지형과 인공구조물을 포함하는 지물에 대한 정보를 기록하고 갱신 등 관리할 수 없는 문제가 있다.
따라서 지하구조물 및 지형 변동의 정보를 기록하고 갱신 관리하는 기술을 개발할 필요가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 개선된 방식으로 측정된 지피에스 좌표정보를 기반으로 지하구조물의 위치를 정밀하게 실측하여 기록하는 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템을 제공한다.
본 발명의 과제를 달성하기 위한 것으로 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템은 이동통신망(1100)에 무선 접속하며 이동하면서 선택된 상대방과 데이터 신호를 송수신하는 이동통신단말기(1200); 상기 이동통신단말기(1200)와 접속하고 지피에스 인공위성(1400)의 지피에스 신호를 수신하여 지피에스 좌표정보를 분석하며 지하구조물(2000)의 자기마커부(2100)로부터 알에프아이디 신호와 자기장 신호를 수신하여 지하구조물 위치정보를 분석하는 지하측정단말기(1300); 상기 이동통신단말기(1200)와 접속하며 상기 지피에스 좌표정보와 상기 지하구조물 위치정보를 수신하고 연산하여 지아이에스 정보에 상기 지하구조물의 위치를 기록하는 관리서버(1600); 및 상기 관리서버의 제어에 의하여 지아이에스 정보를 저장하고 검색하여 출력하는 지아이에스서버(1700); 를 포함하되, 상기 지하측정단말기(1300)는 상기 이동통신단말기(1200)와 접속하며 데이터 신호를 송수신하는 외부연결부(1311); 상기 외부연결부(1311)에 접속하고 각 기능부를 감시하며 각각의 해당 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(1312); 상기 마이크로프로세서(1312)에 접속하고 입력되는 데이터 신호를 정합 상태로 입력하는 정합입력부(1313); 상기 마이크로프로세서(1312)에 접속하고 출력되는 데이터 신호를 정합 상태로 출력하는 정합출력부(1314); 상기 정합출력부(1314)에 접속하여 상기 마이크로프로세서(1312)가 출력하는 멀티미디어 신호를 표시하며 터치된 신호를 입력하는 터치표시부(1315); 상기 마이크로프로세서(1312)의 해당 제어신호에 의하여 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 다수 경로로 각각 실시간 수신된 지피에스 신호를 분석하며 산술평균 연산된 지피에스 좌표정보를 출력하는 지피에스 처리부(1320); 상기 마이크로프로세서(1312)의 해당 제어신호에 의하여 제 1 자기장과 제 2 자기장과 알에프아이디 신호를 각각 입력하며 상기 제 1 자기장과 제 2 자기장의 레벨과 레벨의 차이값을 분석하고 각각 디지털 데이터로 변환하는 디지털 그라디언트미터(1331); 상기 디지털 그라디언트미터(1331)로부터 상기 레벨의 차이값을 입력받고 0 내지 2.5 볼트(V) 범위의 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털 아날로그 변환기(1332); 상기 디지털 아날로그 변환기(1332)의 문턱전압을 조절하여 입력과 출력되는 신호의 민감도를 조절하는 감도조절부(1333); 상기 디지털 아날로그 변환기(1332)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨에 상응하는 오디오 신호로 변환하는 전압제어발진기(1334), 상기 전압제어발진기(1334)가 출력하는 오디오 신호의 전력을 증폭하는 음성증폭기(1335), 상기 음성증폭기(1335)가 출력하는 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절기(1336), 상기 음성증폭기(1335)가 출력하는 오디오 신호를 출력하는 스피커(1337), 상기 디지털 그라디언트미터(1331)에 접속하고 상기 자기마커부(2100)의 자기장과 알에프아이디 신호를 검출하는 지중검출부(1340); 를 포함하고, 상기 지중검출부(1340)는 상기 자기마커부(2100)에 포함된 알에프아이디(2110)로부터 알에프아이디 신호를 무선 검출하여 상기 디지털 그라디언트미터에 전송하는 알에프아이디 센서(1341); 상기 자기마커부(2100)에 포함된 영구자석(2120)의 자기장 세기를 검출하여 상기 디지털 그라디언트미터에 전송하는 제 1 플럭스 게이트 센서(1342); 상기 제 1 플럭스 게이트 센서(1342)와 동일한 축의 다른 위치에 설치되며 상기 자기마커부(2100)에 포함된 영구자석(2120)의 자기장 세기를 검출하여 상기 디지털 그라디언트미터(1331)에 전송하는 제 2 플럭스 게이트 센서(1343); 상기 제 1 플럭스 게이트 센서(1342)와 상기 제 2 플럭스 게이트 센서(1343)를 동일한 축에 설치하고 상기 알에프아이디 센서(1341)를 함께 내장한 탐지봉(1344); 를 포함하며,
상기 지피에스 처리부(1320)는 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 지피에스 신호를 제 1 지피에스 안테나로 수신하여 분석하는 제 1 지피에스 모듈부(1321); 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 지피에스 신호를 제 2 지피에스 안테나로 수신하여 분석하는 제 2 지피에스 모듈부(1322); 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 지피에스 신호를 제 3 지피에스 안테나로 수신하여 분석하는 제 3 지피에스 모듈부(1323); 상기 제 1 내지 제 3 지피에스 모듈부로부터 위도의 값을 입력하고 산술평균 연산하는 위도값 평균연산부(1324); 상기 제 1 내지 제 2 지피에스 모듈부로부터 경도의 값을 입력하고 산술평균 연산하는 경도값 평균연산부(1325); 및 상기 제 1 내지 제 2 지피에스 모듈부로부터 해발의 값을 입력하고 산술평균 연산하여 출력하는 해발값 평균연산부(1326); 를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 지피에스 신호를 정밀하게 수신 및 분석하여 지상의 위치확인의 정밀성을 개선하고 개선된 지상의 위치정보를 기반으로 지하에 설치된 지하구조물의 좌표정보를 정확하게 실측하며 기록 관리할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 지도제작용 지피에스 기반 측지측량 시스템을 설명하는 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템의 기능 구성도,
도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 이동통신단말기의 세부 기능 구성도,
도 4 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지하측정단말기의 세부 기능 구성도,
도 5 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지피에스 처리부의 세부 기능 구성도,
도 6 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 자기마커부의 단면도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 사용상태 설명도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 좌표정보와 위치정보는 같은 의미이고 문맥에 적합하게 지피에스에서는 좌표정보로 지하구조물에서는 위치정보로 선택하여 사용하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템의 기능 구성도 이며, 도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 이동통신단말기의 세부 기능 구성도 이고, 도 4 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지하측정단말기의 세부 기능 구성도 이며, 도 5 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 지피에스 처리부의 세부 기능 구성도 이고, 도 6 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 자기마커부의 단면도 이며, 도 7 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 사용상태 설명도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템(1000)은 이동통신망(1100), 이동통신단말기(1200), 지하측정단말기(1300), 지피에스 인공위성(1400), 통신망(1500), 관리서버(1600), 지아이에스 서버(1700)를 포함하는 구성이다.
이동통신망(1100)은 이동교환국, SMS센터, 다수의 서버, 다수의 기지국(BS : Base Station) 등을 포함하여 이루어지며 CDMA, TDMA, W-CDMA 등이 포함되는 알려진 상업적 무선통신 기술로 운용되어 무선으로 음성 및 데이터 신호를 송수신한다.
기지국(BS)은 이동통신단말기(1200)와 무선으로 접속할 수 있는 일정한 반경의 무선서비스 영역을 형성하고, 무선서비스 영역이 중첩되면서 공백이 생기지 않도록 각 기지국(BS)을 일정한 간격으로 반복 설치하므로 전국을 이동통신의 서비스 영역으로 형성한다.
이동통신단말기(1200)는 서비스 영역을 이동하면서 언제 어디서나 즉시 이동통신망(1100)에 무선으로 접속하여 선택된 상대방과 통신하는 것으로 아날로그의 음성신호와 멀티미디어가 포함되는 디지털의 데이터 신호를 송신 및 수신한다.
이동통신단말기(1200)는 무선통신부(1210), 단말제어부(1220), 촬영부(1230), 표시부(1240), 키입력부(1250), 데이터 인터페이스부(1260), 메모리부(1270), 오디오처리부(1280)를 포함하는 구성이다.
무선통신부(1210)는 단말제어부(1220)의 해당 제어신호에 의하여 이동통신망(1100)의 서비스 영역 안에서 무선으로 접속하며 선택된 상대방과 각종 아날로그 신호가 포함되는 데이터 신호를 송신과 수신한다.
단말제어부(1220)는 이동통신단말기(1200)의 각 기능부와 접속하고 운용상태를 감시하면서 해당 제어신호를 출력하며, 촬영부(1230)는 디지털 카메라 기능을 구비하며 단말제어부(1220)의 해당 제어신호에 의하여 정지영상과 동영상을 촬영할 수 있다.
표시부(1240)는 엘시디(LCD)로 이루어지며 단말제어부(1220)의 해당 제어신호에 의하여 기호, 문자, 도형, 사진, 이미지, 동영상이 포함되는 화상신호를 시각적으로 출력하고 터치(touch)에 의하여 선택된 신호를 입력하는 기능을 구비하여 입력수단으로 사용될 수 있다.
키입력부(1250)는 다수의 버튼을 구비하고 단말제어부(1220)의 해당 제어신호에 의하여 외부의 명령신호를 입력하며, 데이터 인터페이스(IF: interface)부(1260)는 지하측정단말기(1300)와 접속(연결)하여 필요한 모든 데이터를 송신하고 수신한다.
메모리부(1270)는 이동통신단말기(1200)가 운용되기 위한 각종 프로그램, 파라미터, 운용 데이터 등이 저장되는 것으로 단말제어부(1220)의 해당 제어신호에 의하여 해당 데이터를 기록하고 검색된 데이터를 출력한다.
오디오 처리부(1280)는 단말제어부(1220)의 해당 제어신호에 의하여 오디오 신호를 잡음 제거상태로 마이크(MIC)를 통하여 입력하고 출력되는 오디오 신호는 제어된 레벨로 증폭하여 스피커(SPK)를 통하여 출력한다.
지하측정단말기(1300)는 지하에 매설된 지하구조물(2000)에 부착된 자기마커부(2100)로부터 자기장과 알에프아이디(RFID) 신호를 각각 검출하여 지하구조물 위치정보를 연산하는 동시에 지피에스 인공위성(1400)으로부터 3 개의 경로로 지피에스 신호를 수신하여 지피에스 좌표정보를 각각 검출하고 산술평균 연산된 새로운 지피에스 좌표정보를 출력한다.
지하측정단말기(1300)는 외부연결부(1311), 마이크로프로세서(1312), 정합입력부(1313), 정합출력부(1314), 터치표시부(1315), 지피에스 처리부(1320), 디지털 그라디언트미터(1331), 디지털 아날로그 변환기(1332), 감도조절부(1333), 전압제어발진기(1334), 음성증폭기(1335), 볼륨조절기(1336), 스피커(1337), 지중검출부(1340)를 포함하는 구성이다.
외부연결부(1311)는 마이크로프로세서(1312)의 제어와 감시에 의하여 이동통신단말기(1200)와 접속하고 필요한 모든 데이터를 송신하며 수신하는 것으로 데이터 인터페이스부(1260)와 접속할 수 있다.
마이크로프로세서(1312)는 로딩된 프로그램에 의하여 지하측정단말기(1300)의 전체 운용을 제어하고 감시하며 각 기능부에 해당 제어신호를 각각 출력한다.
정합입력부(1313)는 마이크로프로세서(1312)에 입력되는 모든 신호를 마이크로프로세서(1312)에 적합하게 정합(matching) 상태로 변환하여 입력시키고, 정합출력부(1314)는 마이크로프로세서(1312)로부터 터치표시부(1315)에 출력되는 신호를 터치표시부(1315)에 적합하게 정합시켜 출력한다.
터치표시부(1315)는 마이크로프로세서(1312)로부터 정합출력부(1314)를 통하여 출력되는 기호, 문자, 숫자, 사진, 동영상, 이미지 등이 포함되는 신호를 입력하고 시각적으로 출력한다. 한편, 터치표시부(1315)는 터치에 의하여 선택된 신호를 입력하고 마이크로프로세서(1312)에 전달하므로 입력수단으로 사용될 수 있다.
지피에스 처리부(1320)는 지피에스 인공위성(1400)이 방송하는 지피에스 신호를 다수의 경로 또는 3 개의 경로로 각각 수신하여 제 1 내지 제 3의 지피에스 좌표정보를 추출하고 산술평균 연산하여 정밀도가 개선된 지피에스 좌표정보를 출력한다.
지피에스 처리부(1320)는 제 1 지피에스 모듈부(1321), 제 2 지피에스 모듈부(1322), 제 3 지피에스 모듈부(1323), 위도값 평균연산부(1324), 경도값 평균연산부(1325), 해발값 평균연산부(1326)를 포함한다.
제 1 지피에스 모듈부(1321)는 제 1 지피에스 안테나(911)와 접속하여 수신된 지피에스 신호의 잡음을 제거하고 적정한 레벨(level)로 증폭한 후에 위도(latitude), 경도(longitude), 해발(sea-level)의 신호로 분석된 제 1 지피에스 좌표정보를 출력하는 것으로, 지피에스 수신부(910), 위도 분석모듈(920), 경도 분석모듈(930), 해발분석모듈(940)을 포함한다.
제 2 지피에스 모듈부(1322)는 제 1 지피에스 모듈부(1321)와 동일한 구성을 하며 제 2 지피에스 안테나(912)와 접속하여 수신된 지피에스 신호의 잡음을 제거하고 적정한 레벨(level)로 증폭한 후에 위도(latitude), 경도(longitude), 해발(sea-level)의 신호로 분석된 제 2 지피에스 좌표정보를 출력하는 것으로, 지피에스 수신부(910), 위도 분석모듈(920), 경도 분석모듈(930), 해발분석모듈(940)을 포함한다.
제 3 지피에스 모듈부(1323)는 제 1 또는 제 2 지피에스 모듈부(1321, 1322)와 동일한 구성을 하며 제 3 지피에스 안테나(913)와 접속하여 수신된 지피에스 신호의 잡음을 제거하고 적정한 레벨(level)로 증폭한 후에 위도(latitude), 경도(longitude), 해발(sea-level)의 신호로 분석된 제 3 지피에스 좌표정보를 출력하는 것으로, 지피에스 수신부(910), 위도 분석모듈(920), 경도 분석모듈(930), 해발분석모듈(940)을 포함한다.
3 개의 각 지피에스 수신부(910)는 해당 지피에스 안테나(911, 912, 913)에 각각 접속하여 각각의 경로(path)로 지피에스 인공위성(1400)이 방송하는 지피에스 신호를 무선 수신하고 잡음성 신호를 차단시켜 제거하며 필요한 적정 레벨로 증폭한다.
3 개의 각 위도 분석모듈(920)은 해당 지피에스 수신부(910)로부터 잡음이 제거되고 적정 레벨로 증폭된 지피에스 신호를 인가받아 현재 위치에서의 위도(latitude) 정보를 분석한다.
3 개의 각 경도 분석모듈(930)은 해당 지피에스 수신부(910)로부터 잡음이 제거되고 적정 레벨로 증폭된 지피에스 신호를 인가받아 현재 위치에서의 경도(longitude) 정보를 분석한다.
3 개의 각 해발 분석모듈(940)은 해당 지피에스 수신부(910)로부터 잡음이 제거되고 적정 레벨로 증폭된 지피에스 신호를 인가받아 현재 위치에서의 해발(sea-level) 정보를 분석한다.
위도값 평균연산부(1324)는 제 1 지피에스모듈부(1321)의 제 1 위도분석모듈(920)과 제 2 지피에스모듈부(1322)의 제 2 위도분석모듈(920)과 제 3 지피에스모듈부(1323)의 제 3 위도분석모듈(920)로부터 각각의 경로(path)로 수신하여 분석된 위도값을 인가받고 산술평균 연산한 위도값을 출력한다.
경도값 평균연산부(1325)는 제 1 지피에스모듈부(1321)의 제 1 경도분석모듈(930)과 제 2 지피에스모듈부(1322)의 제 2 경도분석모듈(930)과 제 3 지피에스모듈부(1323)의 제 3 경도분석모듈(930)로부터 각각의 경로(path)로 수신하여 분석된 경도값을 인가받고 산술평균 연산한 경도값을 출력한다.
해발값 평균연산부(1326)는 제 1 지피에스모듈부(1321)의 제 1 해발분석모듈(940)과 제 2 지피에스모듈부(1322)의 제 2 해발분석모듈(940)과 제 3 지피에스모듈부(1323)의 제 3 해발분석모듈(940)로부터 각각의 경로(path)로 수신하여 분석된 해발값을 인가받고 산술평균 연산한 해발값을 출력한다.
지피에스 처리부(1320)는 3 개의 경로로 각각 수신된 지피에스 신호를 분석하여 위도, 경도, 해발의 값으로 분류되는 제 1 내지 제 3 지피에스 좌표정보를 출력하고, 제 1 내지 제 3 위치정보의 값을 산술평균 연산하여 정밀도가 높게 개선된 새로운 지피에스 좌표정보를 출력한다.
지중검출부(1340)는 지하에 매설된 지하구조물(2000)에 부착된 자기마커부(2100)로부터 자기장(magnetic field) 신호와 알에프아이디(RFID) 신호를 검출하는 것으로, 알에프아이디 센서(1341), 제 1 플럭스 게이트 센서(1342), 제 2 플럭스 게이트 센서(1343), 탐지봉(1344)을 포함한다.
알에프아이디 센서(1341)는 고유한 아이디 정보를 알에프(RF)로 무선 출력하는 것으로 일반적인 구성이다.
제 1 플럭스 게이트 센서(1342)는 자기마커부(2100)로부터 발생되는 자기장을 검출하여 제 1 자기장 파형신호로 출력하고, 제 2 플럭스 게이트 센서(1343)는 자기마커부(2100)로부터 발생되는 자기장을 검출하여 제 2 자기장 파형신호로 출력한다.
탐지봉(1344)은 자력선과 무선신호가 원활하게 통과할 수 있는 재질로 이루어진 원통형상을 하며 동일한 일직선의 축에 고정된 제 1 플럭스 게이트 센서(1342)와 제 2 플럭스 게이트 센서(1343)를 알에프아이디 센서(1341)와 함께 내부에 고정시킨다.
여기서 알에프아이디 센서(1341), 제 1 플럭스 게이트 센서(1342), 제 2 플럭스 게이트 센서(1343)와 디지털 그라디언트미터(1331)는 동일한 +5 V의 정전압원에 의하여 동작되고, 디지털-아날로그 변환기(1332), 전압제어발진기(1334), 음성증폭기(1335)는 구분된 다른 정전압원에 의해서 구동되는 것이 바람직하다.
정전압원을 구분하여 분리하는 것은 정전압원이 출력하는 전압의 변동으로 인하여 알에프아이디 센서(1341), 제 1 플럭스게이트 센서(1342), 제 2 플럭스게이트 센서(1343)가 오동작하는 것을 방지하기 위한 것이다.
제 1 플럭스게이트 센서(1342)와 제 2 플럭스게이트 센서(1343)를 동일축이 형성하는 일직선상에 기계적으로 정확하게 배열시키는 것이 지중검출부(1340)의 성능을 극대화시킬 수 있다.
즉, 제 1 플럭스게이트 센서(1342)가 제 2 플럭스게이트 센서(1343)의 축과 정확히 일치되도록 배치시켜야 한다.
제 1 플럭스게이트 센서(1342)를 먼저 고정시키고 비자성체의 성질을 가지는 고정나사로 제 2 플럭스게이트 센서(1343)를 고정시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 지하측정단말기(1300)를 조정(calibration)하는 동안 계속 돌려 보면서 일정한 측정값들이 유지되도록 해당 고정나사를 돌려가면서 제 1 플럭스게이트 센서(1342)와 제 2 플럭스게이트 센서(1343)의 축이 일치하도록 맞추어 나간다.
지중검출부(1340)와 디지털 그라디언트미터(1331)는 구성된 수정 발진기 주파수에 따라 다르지만 스위치가 켜졌을 때부터 10 초 내지 20 초 동안 자동적으로 조정(calibration)을 하면서 지자장의 최대값과 최소값을 관측할 수 있다.
지중검출부(1340)와 디지털 그라디언트미터(1331)를 남북 방향으로 배열시키되 끝 부분이 지자계의 경사각도 만큼 기울이게 설치하여 관측한다.
그리고 스위치를 켜고 조정시간(약 10 초) 동안 지중검출부(1340)가 포함된 디지털 그라디언트미터(1331)를 180°각도로 회전시킴으로써 제 1 플럭스게이트 센서(1342)와 제 2 플럭스게이트 센서(1343)에 대한 민감도와 제로 오프셋을 결정하고 민감도 차이에서 오는 에러(error)를 보정할 수 있다.
디지털 그라디언트미터(1331)는 지중검출부(1340)로부터 제 1 플럭스 게이트 센서가 검출한 제 1 자기장 파형의 신호와 제 2 플럭스 게이트 센서가 검출한 제 2 자기장 파형의 신호를 입력하고 각각의 레벨(level)을 검출하며 제 1 자기장 파형과 제 2 자기장 파형을 믹싱(Mixing) 처리하여 각 레벨의 차이값에 해당하는 신호를 생성한다.
디지털 그라디언트미터(1331)는 제 1 자기장 파형 신호의 레벨과 제 2 자기장 파형 신호의 레벨과 각 레벨의 차이값에 해당하는 신호를 각각 디지털 데이터(신호)로 변환한다.
디지털 그라디언트미터(1331)는 제 1 자기장 파형의 레벨과 제 2 자기장 파형의 레벨을 각각 변환한 디지털 데이터와 알에프아이디 신호를 정합입력부(1313)에 출력하므로 마이크로프로세서(1312)에 전송되도록 한다.
한편, 디지털 그라디언트미터(1331)는 제 1 자기장 파형의 레벨과 제 2 자기장 파형의 레벨 차이값에 해당하고 디지털 데이터로 변환된 신호를 디지털아날로그 변환기(1332)에 출력한다.
디지털 그라디언트미터(1331)로부터 출력되는 것으로 제 1 자기장 파형과 제 2 자기장 파형과 각 레벨의 차이값에 대한 디지털 데이터는 혼합(Mixing)된 신호의 크기에 따라 변하는 병렬 데이터 구조이며, 다수의 사인비트(sign bit)를 더 포함할 수 있다.
사인비트는 제 1 플럭스게이트 센서(1342)와 제 2 플럭스게이트 센서(1343) 중에서 어느 쪽 센서가 검출한 자기장 신호의 값(레벨)이 더 큰 값인지를 나타낸다.
사인비트의 출력값이 "0"이면 두 센서가 같은 크기의 자기장을 검출 또는 탐지한 것이고 최고값(예를 들어 “255”의 값)이면 검출 또는 탐지한 자기장의 차이값이 크다는 것을 의미할 수 있다.
일례로, 지하측정단말기(1300)에 의하여 검출된 사인비트의 값이 “0” 의 값에 가까우면 자기마커부(2100)가 가까이 위치하고, “255”의 값에 가까우면 멀리 위치하는 것으로 표현될 수 있으며 이러한 값들은 거리값으로 환산될 수 있음은 당연하다.
즉, 지하측정단말기(1300)가 측정한 자기장 값에 의하여 지하에 설치된 지하구조물의 위치를 측량하고 지하 지형의 변화를 측정할 수 있으며 측정된 정보는 기록 관리할 수 있다.
디지털 아날로그(D/A) 변환기(1332)는 디지털 그라디언트미터(1331)로부터 입력된 디지털 데이터를 0 내지 2.5 볼트(V) 범위의 아날로그 데이터로 변환하여 전압제어발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)(1334)에 출력한다.
디지털아날로그 변환기(1332)의 감도는 감도조절부(1333)의 문턱전압 조절에 의하여 가변된다.
전압제어발진기(VCO)(1334)는 디지털아날로그 변환기(1332)로부터 0 내지 2.5 볼트(V)의 범위로 입력되는 아날로그 신호의 전압에 대응하는 오디오 대역의 주파수 신호를 발진하여 음성증폭기(1335)에 출력한다.
음성증폭기(1335)는 전압제어발진기(1334)로부터 입력되는 오디오 대역의 주파수 신호를 볼륨조절기(1336)가 설정하는 레벨로 전력 증폭하여 스피커(1337)에 출력하며, 볼륨조절기(1336)는 가변저항으로 이루어질 수 있다.
자기마커부(2100)는 지하구조물에 부착되어 고정 상태로 설치되며 자기장 신호를 발생하는 동시에 알에프아이디 신호를 발생하는 것으로 알에프아이디(2110), 영구자석(2120), 피복부(2130)를 포함하는 구성이다.
알에프아이디(2110)는 일반적인 구성으로 고유번호가 포함되는 아이디(ID) 정보를 기록하고 무선으로 동작전원이 공급되면 아이디가 포함된 저장된 정보를 무선으로 출력한다.
영구자석(2120)은 10 내지 100 가우스(gauss)의 자성을 띄는 영구 자성체이고 상부 또는 상단부가 엔(N)극이며 하부 또는 하단부는 에스(S)극이 되도록 배치한다. 영구자석(2120)의 가우스 값이 더 클 수 있음은 매우 당연하다.
피복부(2130)는 영구자석(2120)을 고정 상태로 설치시키면서 외부 표면을 방수, 방습하는 것으로 단단한 기구적 재료로 구성되며 그 위에 니켈도금 및 우레탄 코팅 처리한 후에 플라스틱류 또는 아크릴 수지류로 피복한다.
피복부(2130)의 상부는 반구 형상을 할 수 있으며 알에프아이디(2110)가 내장되고, 외부에서 엔(N) 극성을 확인할 수 있도록 표시되는 것이 바람직하다.
피복부(2130)의 하부는 지중 송배전 케이블, 지하맨홀 등이 포함되는 인공구조물 또는 지하구조물(2000)에 고정상태로 설치시키기 용이하도록 곡면구조 또는 나사 체결 구조를 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 지하측정단말기(1300)는 상측의 평편한 면에 제 1, 제 2, 제 3 지피에스 안테나를 구비하여 각각의 경로로 지피에스 인공위성(1400)의 지피에스 신호를 수신하고 각각의 경로로 위도, 경도, 해발이 포함되는 지피에스 좌표정보를 분석한 후에 산술평균 연산되어 정밀도가 높아진 지피에스 좌표정보를 출력한다.
또한, 지하측정단말기(1300)는 지상의 표면을 이동하면서 지하구조물(2000)에 고정 부착된 자기마커부(2100)로부터 자기장 신호와 알에프아이디 신호를 각각 검출하여 분석하므로 지하구조물(2000)의 좌표정보를 정밀하게 추출하여 상응하는 소리신호로 출력하는 동시에 데이터 신호로 출력한다.
지피에스 인공위성(1400)은 정해진 지구 궤도를 순항하는 일반적인 구성이고 통신망(1500)은 유선, 무선, 전용, 사설 및 인터넷이 포함된다.
관리서버(1600)는 이동통신단말기(1200)로부터 수신된 지피에스 좌표정보와 지하구조물 위치정보를 연산하여 지아이에스 정보에 상기 지하구조물(2000)의 위치를 대응되도록 기록한다.
지아이에스 서버(1700)는 관리서버(1600)의 제어에 의하여 지아이에스 정보를 할당된 영역에 저장하고 검색된 지아이에스 정보를 출력한다.
지하측정단말기(1300)는 지피에스 좌표정보와 지하구조물 위치정보가 포함되는 데이터 신호를 이동통신단말기(1200)에 전송하고, 이동통신단말기(1200)는 이동통신망(1100)과 통신망(1500)을 경유하여 관리서버(1600)에 전송한다.
관리서버(1600)는 정밀하게 측정된 지피에스 좌표정보를 기준으로 지아이에스 서버(1700)로부터 해당 지아이에스 정보를 검색하고 검색된 지아이에스 정보에 지하구조물 위치정보가 반영된 지하구조물(2000)의 위치를 기록하여 지아이에스 서버(1700)의 할당된 영역에 기록시킨다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
910 : 지피에스 수신부 911 : 제 1 지피에스 안테나
912 : 제 2 지피에스 안테나 913 : 제 3 지피에스 안테나
1000 : 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템
1100 : 이동통신망 1200 : 이동통신단말기
1210 : 무선통신부 1220 : 단말제어부
1250 : 키입력부 1260 : 데이터 인터페이스부
1300 : 지하측정단말기 1311 : 외부연결부
1312 : 마이크로프로세서 1313 : 정합입력부
1314 : 정합출력부 1315 : 터치표시부
1320 : 지피에스 처리부 1321 : 제 1 지피에스 모듈부
1322 : 제 2 지피에스 모듈부 1323 : 제 3 지피에스 모듈부
1324 : 위도값 평균연산부 1325 : 경도값 평균연산부
1326 : 해발값 평균연산부 1331 : 디지털 그라디언트미터
1332 : 디지털 아날로그 변환기 1333 : 감도조절부
1334 : 전압제어발진기 1335 : 음성증폭기
1336 : 볼륨조절기 1337 : 스피커
2000 : 지하구조물 2100 : 자기마커부
2110 : 알에프아이디 2120 : 영구자석

Claims (1)

  1. 이동통신망(1100)에 무선 접속하며 이동하면서 선택된 상대방과 데이터 신호를 송수신하는 이동통신단말기(1200); 상기 이동통신단말기(1200)와 접속하고 지피에스 인공위성(1400)의 지피에스 신호를 수신하여 지피에스 좌표정보를 분석하며 지하구조물(2000)의 자기마커부(2100)로부터 알에프아이디 신호와 자기장 신호를 수신하여 지하구조물 위치정보를 분석하는 지하측정단말기(1300); 상기 이동통신단말기(1200)와 접속하며 상기 지피에스 좌표정보와 상기 지하구조물 위치정보를 수신하고 연산하여 지아이에스 정보에 상기 지하구조물의 위치를 기록하는 관리서버(1600); 및 상기 관리서버의 제어에 의하여 지아이에스 정보를 저장하고 검색하여 출력하는 지아이에스서버(1700); 를 포함하되,
    상기 지하측정단말기(1300)는 상기 이동통신단말기(1200)와 접속하며 데이터 신호를 송수신하는 외부연결부(1311); 상기 외부연결부(1311)에 접속하고 각 기능부를 감시하며 각각의 해당 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(1312); 상기 마이크로프로세서(1312)에 접속하고 입력되는 데이터 신호를 정합 상태로 입력하는 정합입력부(1313); 상기 마이크로프로세서(1312)에 접속하고 출력되는 데이터 신호를 정합 상태로 출력하는 정합출력부(1314); 상기 정합출력부(1314)에 접속하여 상기 마이크로프로세서(1312)가 출력하는 멀티미디어 신호를 표시하며 터치된 신호를 입력하는 터치표시부(1315); 상기 마이크로프로세서(1312)의 해당 제어신호에 의하여 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 다수 경로로 각각 실시간 수신된 지피에스 신호를 분석하며 산술평균 연산된 지피에스 좌표정보를 출력하는 지피에스 처리부(1320); 상기 마이크로프로세서(1312)의 해당 제어신호에 의하여 제 1 자기장과 제 2 자기장과 알에프아이디 신호를 각각 입력하며 상기 제 1 자기장과 제 2 자기장의 레벨과 레벨의 차이값을 분석하고 각각 디지털 데이터로 변환하는 디지털 그라디언트미터(1331); 상기 디지털 그라디언트미터(1331)로부터 상기 레벨의 차이값을 입력받고 0 내지 2.5 볼트(V) 범위의 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털 아날로그 변환기(1332); 상기 디지털 아날로그 변환기(1332)의 문턱전압을 조절하여 입력과 출력되는 신호의 민감도를 조절하는 감도조절부(1333); 상기 디지털 아날로그 변환기(1332)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨에 상응하는 오디오 신호로 변환하는 전압제어발진기(1334); 상기 전압제어발진기(1334)가 출력하는 오디오 신호의 전력을 증폭하는 음성증폭기(1335); 상기 음성증폭기(1335)가 출력하는 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절기(1336); 상기 음성증폭기(1335)가 출력하는 오디오 신호를 출력하는 스피커(1337); 및 상기 디지털 그라디언트미터(1331)에 접속하고 상기 자기마커부(2100)의 자기장과 알에프아이디 신호를 검출하는 지중검출부(1340); 를 포함하고,
    상기 지중검출부(1340)는 상기 자기마커부(2100)에 포함된 알에프아이디(2110)로부터 알에프아이디 신호를 무선 검출하여 상기 디지털 그라디언트미터에 전송하는 알에프아이디 센서(1341); 상기 자기마커부(2100)에 포함된 영구자석(2120)의 자기장 세기를 검출하여 상기 디지털 그라디언트미터에 전송하는 제 1 플럭스 게이트 센서(1342); 상기 제 1 플럭스 게이트 센서(1342)와 동일한 축의 다른 위치에 설치되며 상기 자기마커부(2100)에 포함된 영구자석(2120)의 자기장 세기를 검출하여 상기 디지털 그라디언트미터(1331)에 전송하는 제 2 플럭스 게이트 센서(1343); 상기 제 1 플럭스 게이트 센서(1342)와 상기 제 2 플럭스 게이트 센서(1343)를 동일한 축에 설치하고 상기 알에프아이디 센서(1341)를 함께 내장한 탐지봉(1344); 를 포함하며,
    상기 지피에스 처리부(1320)는 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 지피에스 신호를 제 1 지피에스 안테나로 수신하여 분석하는 제 1 지피에스 모듈부(1321); 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 지피에스 신호를 제 2 지피에스 안테나로 수신하여 분석하는 제 2 지피에스 모듈부(1322); 상기 지피에스 인공위성(1400)으로부터 지피에스 신호를 제 3 지피에스 안테나로 수신하여 분석하는 제 3 지피에스 모듈부(1323); 상기 제 1 내지 제 3 지피에스 모듈부로부터 위도의 값을 입력하고 산술평균 연산하는 위도값 평균연산부(1324); 상기 제 1 내지 제 3 지피에스 모듈부로부터 경도의 값을 입력하고 산술평균 연산하는 경도값 평균연산부(1325); 및 상기 제 1 내지 제 3 지피에스 모듈부로부터 해발의 값을 입력하고 산술평균 연산하여 출력하는 해발값 평균연산부(1326); 를 포함하는 구성을 특징으로 하는 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템.
KR1020120047575A 2012-05-04 2012-05-04 지하구조물의 위치검색을 개선시킨 지도제작용 측지측량 정밀 시스템 KR101220269B1 (ko)

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